JP5091848B2 - 湿式ブレーキ付きアクスル装置 - Google Patents

Description

本発明は、建設機械等の車両に用いられる湿式ブレーキ付きアクスル装置に関するものである。

ホイールローダ等の建設機械には、中央部に差動歯車が収容された差動歯車室を有し、左右両端部に遊星減速機及び湿式ブレーキが収容された減速機室を有する湿式ブレーキ付きアクスル装置が搭載されている。このようなアクスル装置では、差動歯車室と減速機室との間で潤滑油の循環が円滑に行われないと、減速機室における油温が高くなり、ブレーキ板の冷却を効果的に行うことができない。そこで、特許文献１に開示されたアクスル冷却装置では、差動歯車室と減速機室と間において車軸にウォーム歯車が嵌合固定されている。これによれば、走行時に車軸と共に回転するウォーム歯車が、差動歯車室と減速機室との間で潤滑油を移動させるポンプの役目を果たし、潤滑油の循環が促進されることとなる。
実開昭６３−１２５６５９号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたアクスル冷却装置では、差動歯車室と減速機室との間において車軸の外周にウォーム歯車を取り付けるため、その取付箇所においてハウジングを分割しなければならないと共に、組み立て作業も煩雑になる。また、前進時にはウォーム歯車が正回転して潤滑油が差動歯車室から減速機室に流れるが、後進時にはウォーム歯車が逆回転して潤滑油が減速機室から差動歯車室に逆流する。そうすると、走行状態によっては、差動歯車室と減速機室との間で潤滑油がうまく交換されず、ブレーキ板の冷却が効果的に行われない場合もある。

そこで本発明は、簡素な構成で潤滑油の循環が円滑に行われるようにすることを目的としている。

本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、本発明に係る湿式ブレーキ付きアクスル装置は、中央部に設けられた差動装置室と、左右両端部に設けられて車軸に連動して回転するホイールハブで囲まれた減速装置室と、前記差動装置室と前記減速装置室とを連通させるための油通路と、前記差動装置室及び前記減速装置室を流れる潤滑油に浸漬された湿式ブレーキとを備えたアクスル装置であって、前記ホイールハブの内周面には、車軸方向に沿って延びるように径方向内側に向けて突出する羽根部が設けられ、前記羽根部は、前記湿式ブレーキよりも径方向外側に位置していることを特徴とする。

前記構成によれば、車軸に連動してホイールハブが回転すると、減速装置室にある潤滑油の一部が羽根部により捕捉されてホイールハブと共に回転する。そうすると、潤滑油は、その回転による遠心力でホイールハブに張り付き、径方向内側にある潤滑油が径方向外側に向けて吸引されることとなる。これにより、減速装置室において径方向内側に残る潤滑油の液面は低下し、差動装置室にある潤滑油が油通路を介して減速装置室に移動する。しかも、ホイールハブが正回転しても逆回転してもこの作用は同じであるため、車両の前進と後進とが切り替わっても、潤滑油は同じ原理で移動することとなる。したがって、ホイールハブに羽根部を設けるという簡素な構成で、潤滑油の循環を円滑に行うことができる。

前記油通路は、前記車軸の外周面と間隔をあけて配置されたアクスルハウジングと前記車軸との間で前記車軸に沿って形成された第１油通路を有し、かつ、前記アクスルハウジングは、前記ホイールハブの内部まで進出配置されており、前記羽根部の車軸方向位置が前記アクスルハウジングの前記ホイールハブ内の端部の車軸方向位置と重なるように、前記羽根部が前記ホイールハブに設けられていてもよい。

前記ホイールハブの内周面には、車軸周りの円環状に径方向外側に向けて窪んだ環状凹部が設けられており、前記羽根部は、前記環状凹部の車軸方向に対向する両側面を架け渡すように形成されていてもよい。

前記構成によれば、環状凹部に入った潤滑油を羽根部によりしっかりと捕捉してホイールハブと共に回転させることができ、潤滑油の循環を効果的に促進することができる。

前記油通路は、前記差動装置室と前記減速装置室とを連通させるように前記車軸に沿って設けられた第１油通路を有し、前記減速装置室には、内周端面及び外周端面を有する環状体が前記車軸と一体的に回転するように車軸周りに設けられ、前記環状体の前記内周端面と前記車軸の外周面との間には隙間が形成されており、前記環状体には、前記内周端面から前記外周端面へと貫通する吐出孔が設けられていてもよい。

前記構成によれば、車軸と一体的に環状体が回転すると、環状体の吐出孔の内部にある潤滑油は遠心力により径方向外側へと吐出される。そうすると、環状体の内周端面と車軸の外周面との隙間にある潤滑油は吐出孔の内部に吸引される。そうすると、第１油通路にある潤滑油は、環状体の内周端面と車軸の外周面との隙間に吸引される。このような作用により、差動装置室にある潤滑油は第１油通路を通って減速装置室に移動し、その潤滑油は環状体の吐出孔を通って径方向内側から径方向外側に向けて吐出される。しかも、車軸が正回転しても逆回転してもこの作用は同じであるため、車両の前進と後進とが切り替わっても、潤滑油は吐出孔を通って径方向内側から径方向外側へと吐出されることとなる。よって、吐出孔を有する環状体を設けるという簡素な構成で、潤滑油の循環をさらに円滑に行うことができる。

前記隙間は、その前記差動装置室側で前記第１油通路に連通しており、前記隙間の前記差動装置室と反対側には、前記内周端面に連続するように前記車軸に外嵌された案内壁が設けられていてもよい。

前記構成によれば、第１油通路から前記隙間に向けて流れた潤滑油は、案内壁により案内されて環状体の吐出孔へと導かれやすくなる。よって、環状体の回転により、潤滑油を吐出孔を通して径方向内側から径方向外側へと安定的に吐出することができる。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、簡素な構成で潤滑油の循環を円滑に行うことができる。

以下、本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。

図１は本発明の実施形態に係るホイールローダ等の車両のアクスル装置１の鉛直断面図である。図１に示すように、アクスル装置１は、車両の中央部に設けられて、差動歯車装置２が収容された差動装置室３と、その左右両端部において駆動輪を駆動する車軸４に連動して回転するホイールハブ５で囲まれて、遊星歯車減速機６及び湿式ブレーキ７が収容された減速装置室８とを備えている。差動装置室３及び減速装置室８には、その容積の一部に潤滑油が貯留されており、その室内に下層の潤滑油層と上層の空気層とが形成されている。差動装置室３と減速装置室８とは、車軸４に沿って形成された第１油通路９を介して互いに連通している。さらに、差動装置室３と減速装置室８とは、第１油通路９よりも径方向外側に設けられ、アクスルハウジング１０に外付けされたオイルチューブ１１を含む第２油通路１２を介して互いに連通している。

図２は図１の要部拡大図である。図２に示すように、アクスルハウジング１０は、車軸４の外周面に間隔をあけた状態でホイールハブ５の軸方向中央部まで進出配置されており、その左端部にはインターナルギア１４のハブ部１５がスプライン結合で外嵌されている。インターナルギア１４の外周側は、ホイールハブ５により囲繞されている。ホイールハブ５の右端部は、一対の軸受３４，３５を介してアクスルハウジング１０及びハブ部１５に回転自在に支持されている。

遊星歯車減速機６は、車軸４の端部にスプライン結合された太陽歯車１６と、太陽歯車１６に噛み合う遊星歯車１７と、遊星歯車１７の公転に連動するように遊星歯車１７の遊星ピン１８に接続されたキャリア１３と、遊星歯車１７の自転に連動するように遊星歯車１７に噛み合うインターナルギア１４のギア部１９とを備えている。インターナルギア１４は、アクスルハウジング１０に固定されて非回転となっており、車軸４に連動して減速回転するキャリア１３がホイールハブ５に固定されている。キャリア１３の外側にはカバープレート２０が固定されている。

湿式ブレーキ７は、多板式であり、複数の非回転ブレーキ板２１と、複数の回転ブレーキ板２２とが交互に積層配置された構成となっている。非回転ブレーキ板２１は、インターナルギア１４のギア部１９に固定されている。回転ブレーキ板２２は、太陽歯車１６に隣接して車軸４にスプライン結合された環状支持部材２３に固定されている。各ブレーキ板２１，２２は、減速装置室８に貯留された潤滑油に一部浸漬されている。インターナルギア１４のハブ部１５には、各ブレーキ板２１，２２を車軸方向に押圧して制動するための油圧ピストン２４が設けられている。油圧ピストン２４には、ピストン駆動用の油圧路３６が連通している。

図３は図２のIII−III線断面図である。図２及び３に示すように、ホイールハブ５の内周面には、車軸４周りの円環状に径方向外側に向けて窪んだ環状凹部５ａが設けられている。この環状凹部５ａには、車軸４方向に沿って延びるように径方向内側に向けて板状に突出する複数の羽根部５ｂが設けられている。これら羽根部５ｂは、周方向に等間隔をあけて複数（図３では１２個）設けられ、環状凹部５ａの車軸４方向に対向する両側面を架け渡すように車軸４と平行に延びている。

図４（ａ）は図２に示す環状体２５の正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。図２及び４に示すように、車軸４には、減速装置室８において環状支持部材２３に隣接して環状体２５がスプライン結合されている。環状体２５は、ベース２６とカバー２７とを互いに固定することで構成されている。ベース２６は、中心にスプライン孔２９が形成された基台部２６ａと、スプライン孔２９より径方向外側に間隔をあけて基台部２６ａから差動装置室３（図１参照）側に突出した突出部２６ｂとを有している。即ち、突出部２６ｂの内周径は基台部２６ａの内周径よりも大きいため、突出部２６ｂの内周端面２６ｅは車軸４の外周面と隙間３１をあけた状態で配置される。

突出部２６ｂには、内周端面２６ｅから外周端面２６ｆに向けて放射状に複数の溝部２６ｇが形成されている。そして、突出部２６ｂには、これら溝部２６ｇを差動装置室３（図１参照）側から塞ぐように円環板状のカバー２７がボルト２８で固定されている。このカバー２７の内外径は、突出部２６ｂの内外径と略同一である。このようにベース２６にカバー２７を固定することで、溝部２６ｂは、環状体２５の内周端面２６ｅから外周端面２６ｆに向けて貫通する吐出孔３０となる。また、基台部２６ａの突出部２６ｂよりも内径側に突出した部分は、潤滑油を吐出孔３０に導く案内壁部２６ｃとなる。

基台部２６ａが車軸４にスプライン結合され、基台部２６ａの差動装置室３（図１参照）と反対側の面が環状支持部材２３に当接し、カバー２７の差動装置室３（図１参照）側の面がアクスルハウジング１０と一体的に設けられた摺動部材３２に当接することで、環状体２５は位置決めされる。環状体２５の内周端面２６ｅと車軸４の外周面との間の隙間３１は、その差動装置室３（図１参照）側で第１油通路９に連通している。一方、隙間３１の差動装置室３と反対側には、突出部２６ｂの内周端面２６ｅに連続するように車軸４に外嵌された案内壁部２６ｃが設けられている。

減速装置室８には、インターナルギア１４のハブ部１５及びアクスルハウジング１０の外周面と、ホイールハブ５の内周面との間において、オイルチューブ１１に連通する第２油通路１２の一部が形成されている。インターナルギア１４のハブ部１５には、インターナルギア１４の内周側空間を第２油通路１２に連通させる連通孔１５ａが形成されている。ホイールハブ５には、その環状凹部５ａに向けて開口して第２油通路１２に連通させる連通孔５ｃが第３油通路として軸受３４を迂回するように形成されている。

以上に説明した構成によれば、車軸４に連動してホイールハブ５が回転すると、減速装置室８にある潤滑油の一部が羽根部５ｂにより捕捉されてホイールハブ５と共に回転する。その際、羽根部５ｂは環状凹部５ａの車軸４方向に対向する両側面を架け渡すように形成されているので、環状凹部５ａに入った潤滑油は羽根部５ｂによりしっかりと捕捉される。そうすると、潤滑油は、その回転による遠心力でホイールハブ５に張り付き、径方向内側にある潤滑油が径方向外側に向けて吸引されることとなる。これにより、減速装置室８において羽根部５ｂにより捕捉されずに径方向内側に残る潤滑油の液面は低下し、差動装置室３にある潤滑油が第１油通路９を介して減速装置室８に移動する。そして、減速装置室８において増えた潤滑油は、第２油通路１２を介して差動装置室３に送出される。しかも、ホイールハブ５が正回転しても逆回転してもこの作用は同じであるため、車両の前進と後進とが切り替わっても、潤滑油は同じ原理で移動することとなる。したがって、ホイールハブ５に羽根部５ｂを設けるという簡素な構成で、潤滑油の循環を円滑に行うことができる。

さらに、車軸４と一体的に環状体２５が回転すると、環状体２５の吐出孔３０の内部にある潤滑油は遠心力により径方向外側へと吐出される。そうすると、車軸４の外周面と環状体２５の内周端面２６ｅとの隙間３１にある潤滑油は、吐出孔３０の内部に吸引される。そうすると、第１油通路９にある潤滑油は、車軸４の外周面と環状体２５の内周端面２６ｅとの隙間３１に吸引される。このような作用により、差動装置室３にある潤滑油は第１油通路９を通って減速装置室８に移動し、その潤滑油は環状体２５の吐出孔３０を通って径方向内側から径方向外側に向けて吐出される。その際、第１油通路９から隙間３１に向けて流れた潤滑油は、案内壁部２６ｃにより案内されて吐出孔３０へと導かれやすくなっている。しかも、車軸４が正回転しても逆回転してもこの作用は同じであるため、車両の前進と後進とが切り替わっても、潤滑油は吐出孔３０を通って径方向内側から径方向外側へと吐出されることとなる。よって、吐出孔３０を有する環状体２５を設けるという簡素な構成で、潤滑油の循環をさらに円滑に行うことができる。

なお、本実施形態では、環状体２５はベース２６とカバー２７の二部材から構成されているが、一部材で一体的に構成してもよい。また、本実施形態では、案内壁部２６ｃを環状体２５と一体に設けたが、別体で設けてもよい。例えば、環状体を車軸４にスプライン結合せずに全体的に車軸４の外周面と隙間をあけた状態とし、その環状体を環状支持部材２３の側面に固定し、環状支持部材２３に案内壁の役目を果たさせるようにしてもよい。また、本実施形態では、減速装置室８に遊星歯車減速機６と共に湿式ブレーキ７を収容しているが、減速装置室８とは別に減速装置室８と連通するブレーキ室を設けて、そのブレーキ室に湿式ブレーキを収容するようにしてもよく、減速装置室８に貯留される潤滑油に接するように湿式ブレーキを設けるとよい。

以上のように、本発明に係る湿式ブレーキ付きアクスル装置は、簡素な構成で潤滑油の循環を円滑に行うことができる優れた効果を有し、この効果の意義を発揮できる建設機械等の車両に広く適用すると有益である。

本発明の実施形態に係るホイールローダ等の車両のアクスル装置の鉛直断面図である。 図１の要部拡大図である。 図２のIII−III線断面図である。 （ａ）は図２に示す環状体の正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

１ アクスル装置
３ 差動装置室
４ 車軸
５ ホイールハブ
５ａ 環状凹部
５ｂ 羽根部
７ 湿式ブレーキ
８ 減速装置室
９ 第１油通路
１２ 第２油通路
２５ 環状体
２６ｃ 案内壁部
２６ｅ 内周端面
２６ｆ 外周端面
３０ 吐出孔
３１ 隙間

Claims (6)

1. 中央部に設けられた差動装置室と、左右両端部に設けられて車軸に連動して回転するホイールハブで囲まれた減速装置室と、前記差動装置室と前記減速装置室とを連通させるための油通路と、前記差動装置室及び前記減速装置室を流れる潤滑油に浸漬される湿式ブレーキとを備えたアクスル装置であって、
   前記ホイールハブの内周面には、車軸方向に沿って延びるように径方向内側に向けて突出する羽根部が設けられ、前記羽根部は、前記湿式ブレーキよりも径方向外側に位置していることを特徴とする湿式ブレーキ付きアクスル装置。
2. 前記油通路は、前記車軸の外周面と間隔をあけて配置されたアクスルハウジングと前記車軸との間で前記車軸に沿って形成された第１油通路を有し、かつ、前記アクスルハウジングは、前記ホイールハブの内部まで進出配置されており、
   前記羽根部の車軸方向位置が前記アクスルハウジングの前記ホイールハブ内の端部の車軸方向位置と重なるように、前記羽根部が前記ホイールハブに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の湿式ブレーキ付きアクスル装置。
3. 前記油通路は、前記差動装置室と前記減速装置室とを連通させるように前記車軸に沿って設けられた第１油通路を有し、
   前記減速装置室には、内周端面及び外周端面を有する環状体が前記車軸と一体的に回転するように車軸周りに設けられ、前記環状体の前記内周端面と前記車軸の外周面との間には隙間が形成されており、
   前記環状体には、前記内周端面から前記外周端面へと貫通する吐出孔が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の湿式ブレーキ付きアクスル装置。
4. 前記減速装置室には、内周端面及び外周端面を有する環状体が前記車軸と一体的に回転するように車軸周りに設けられ、前記環状体の前記内周端面と前記車軸の外周面との間には隙間が形成されており、
   前記環状体には、前記内周端面から前記外周端面へと貫通する吐出孔が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の湿式ブレーキ付きアクスル装置。
5. 前記隙間は、その前記差動装置室側で前記第１油通路に連通しており、
   前記隙間の前記差動装置室と反対側には、前記内周端面に連続するように前記車軸に外嵌された案内壁が設けられていることを特徴とする請求項３又は４に記載の湿式ブレーキ付きアクスル装置。
6. 前記ホイールハブの内周面には、車軸周りの円環状に径方向外側に向けて窪んだ環状凹部が設けられており、
   前記羽根部は、前記環状凹部の車軸方向に対向する両側面を架け渡すように形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の湿式ブレーキ付きアクスル装置。

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